动力电池蔚来汽车中航锂电长城汽车，打造差异化，哪家强？

　　（报告出品方/作者：华创证券  彭广春） 一、蔚来汽车：三元铁锂电池
　　9月23日，蔚来正式发布三元铁锂标准续航电池包（75kWh），创新式地采用了三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式，并应用了新一代CTP（Cell to Pack）技术和全球首创的双体系电量估算法。
　　三元铁锂混装电池包将随蔚来ET7于11月正式交付用户。
　　（一）三元铁锂电池发展背景
　　磷酸铁锂电池与三元电池是动力电池主流路线，各有优缺点。从电池技术路线看，磷酸铁锂电池和三元锂电池是电动车行业的两大主流技术路线，二者在能量密度、低温性能、安全性、循环寿命以及电池成本上各有优劣，其中三元电池能量密度高、低温性能好；磷酸铁锂电池成本较低、高温性能好、寿命长、安全性高。
　　低温性能差和SOC估算精度差影响磷酸铁锂电池的实际应用。低温性能差的原因是锂离子从负极到正极传输的速度变慢，低温下的影响尤其明显，磷酸铁锂电池在-20℃下的放电容量只能达到常温容量的60%左右。
　　SOC估算精度差是磷酸铁锂材料特性所致，会导致不能精准测算电池剩余电量真实的续航水平，仪表显示的续航里程与实际续航存在差异，影响用户体验。
　　磷酸铁锂电池装机回潮，车企纷纷推出＂铁锂版＂车型。
　　三元电池在 8 月的装机量为5.3GWh，环比下降2.1%，占比42.5%，磷酸铁锂电池装机量为7.2GWh，超过三元约2GWh，环比增长24.4%，占比57.4%，磷酸铁锂迎来历史性机遇，国内方面，铁锂电池自 5 月首次产量超过三元、7 月首次装机量超过三元后，8 月装机量与三元拉开明显差距。
　　车企方面，传统车企和造成新势力均纷纷推出＂铁锂版＂车型，如特斯拉推出Model 3磷酸铁 锂标续版、小鹏推出 P7 磷酸铁锂版等，均受到市场的高度关注。
　　（二）三元铁锂电池技术特点
　　三元铁锂电池由磷酸铁锂电芯和三元锂电芯混搭组合而成。
　　三元铁锂混装电池包共有118颗电芯，其中104颗是磷酸铁锂电芯，14颗是三元电芯，分布在电池包的四端，电池包的绝大部分电量来自于磷酸铁锂电芯，三元电芯的作用是提高整个电池包的SOC估算精度，服务于双体系电量估算法，提升整包的低温性能。
　　磷酸铁锂电芯与三元电芯的组合方式可灵活多变。
　　电池包内的铁锂电芯与三元电芯的配比可灵活多变，可通过提高磷酸铁锂电芯的数量来降低电池包成本。蔚来可根据需求灵活搭配电芯和调整配比，做到根据车型来配置电池包中的电芯配比，为不同价格的车型匹配不同的电池包。
　　精准的双体系
　　SOC估算法将传统铁锂SOC计算误差从10%降低到3%。
　　SOC即为电池荷电状态，代表电池剩余可用电量占总容量的百分比，电池的荷电状态（SOC）估算是电池管理系统（BMS）中的关键，准确的估算有利于制定合适的控制策略，延长电池的使用寿命，降低用户里程焦虑。
　　三元的OCV-SOC曲线斜度较大，SOC估算精度更好，磷酸铁锂的OCV-SOC曲线较为平缓，估算精度相对较差。
　　三元铁锂电池用三元锂电芯作为标尺，实时校准磷酸铁锂在平台段的SOC，而在高低段利用磷酸铁锂的优势，校准三元锂的SOC，为此开发了双体系SOC算法，充分发挥三元铁锂双体系的优势。
　　同时首次开发大功率电池包内DCDC高低压转换系统，实现快速、实时、均衡的SOC校准。
　　通过算法、硬件、双体系电芯的有机结合，做到SOC的精准估算，将传统铁锂SOC计算误差从10%降低到3%。
　　基于完整的热管理软硬件体系设计，三元铁锂标准续航电池包（75kWh）相比磷酸铁锂电池包，低温续航损失降低25%。
　　1）全散热路径物理阻隔：
　　针对极冷环境下的热量损失来源，运用低导热材料及创新的结构设计，有效提升被动保温性能。通过对所有散热路径进行热量流通分析，得出极冷环境下的热量损失来源，运用低导热材料及创新的结构设计，在所有路径上的关键点进行热量阻隔设计。
　　2）耦合电池产热智能热管理：
　　结合电池产热动态调整热控制目标，平衡驾驶体验和能耗。根据电池低温下内阻升高的特性，开发电池的产热模型，结合整车的热管理，动态调整电池控制目标。
　　3）辐射式主动热补偿：
　　均匀加热电芯，确保电池包工作温度的同时兼顾能耗。铁锂电池低温性能较差，静置在低温环境下温度会降得很低，三元铁锂电池通过让电池包处于通电状态，利用自加热的方式使电池包实现恒温，温度均匀性提升60%，电池最低温度提升40%。
　　4）三元锂和磷酸铁锂电芯的布局：
　　充分利用了三元锂电芯的低温性能优势，实现整包低温性能提升。
　　5）双体系控制算法：
　　实现对三元锂和磷酸铁锂电芯低温性能的精准控制，提高了电池系统低温能量效率。
　　同时，应用新一代CTP技术，电池包体积利用率提升5%，同体系能量密度提升14%，制造装配简化10%。
　　（三）三元铁锂电池性能
　　与三元锂电池、磷酸铁锂电池相比，三元铁锂电池包在低温续航表现、电量估算能力、电池衰减周期、电池重量等方面，表现各有千秋。
　　同时搭载三元铁锂标准续航电池包（75kWh）的车型续航也有所提升。
　　二、中航锂电：One-Stop bettery电池技术
　　9月17日，中航锂电在2021世界新能源汽车大会（WNEVC）上发布了中航锂电面向TWh时代的全新设计技术产品One-Stop Bettery，采用该项技术的铁锂电池支持700km续航、三元电池支持1000km续航，新产品预计将于2022年6月面市。
　　＂无盖板＂和模块化极柱设计是One-Stop bettery技术的主要变革点。
　　传统的方形电芯中有独立的盖板结构件，极柱被布置在盖板上。电芯出极耳的方式不同可将其分为一端出极耳，此为方形电池主流方案；和两端出极耳，如比亚迪刀片电池。传统方形电芯的输出极都是垂直于电芯结构的窄面，而One-Stop bettery则将输出极垂直布置于电芯大面，并布置在两端，采用了模块化极柱技术。
　　基于此设计，One-Stop bettery技术可将盖板集成掉，形成所谓的＂无盖板＂设计。
　　One-Stop bettery原创技术众多。
　　设计创新方面，包括超薄壳壁，多维壳体成型，多功能复合封装、一体桥接电连接，模块化极柱、高剪切外绝缘、柔性泄压等技术。
　　工艺创新方面，其推出的超高速复合叠片速度高于卷绕，原位无尘装配技术可对电芯直接封装，此外还包括集流体直连焊接技术、高速薄壁焊接技术等。
　　原创技术的应用对整个电池包在空间利用率、零部件数量、生产效率、成本等方面有明显的优化。
　　One-Stop bettery技术使动力电池产品性能有所提升。其中磷酸铁锂电池支持700km续航， 三元电池支持1000km续航，预计将于2022年6月推向市场。
　　三、长城汽车：大禹电池
　　9月24日，在＂长城汽车大禹电池技术媒体品鉴会＂上，长城汽车首次详细披露大禹电池核心技术，大禹电池技术超60项专利，将对全社会免费开放。
　　大禹电池将于2022年全面应用于旗下新能源系列车型，沙龙品牌第一款车型将首次搭载大禹电池。
　　大禹电池安全性能高，热失控试验下能抗1000℃高温、不起火不爆炸。
　　2020年国内发生的新能源汽车起火事件中，电池问题占比最大，其中热失控问题是主要原因。根据大禹电池进行的NCM811电池热失控测试结果看，其安全性能表现优异。
　　实验中通过加热方式进行热失控触发，采用两个电芯连续触发的测试方式，触发位置选择了模组的中间电芯，测试中连续发生3次多个电芯集聚触发热失控，温度最高达到1037℃，电池包内气压达到三次高峰，瞬间最高气压约16kPa，大禹电池通过灭火系统抑制电池包外溢烟雾最高温度低于100℃，避免了对周围产生二次伤害。
　　大禹电池采用＂变堵为疏＂的设计理念，通过八大核心技术实现电池安全防护。
　　长城汽车在电芯、模组、电池系统、整车四个层级，从电芯测试、系统匹配、安全设计、虚拟仿真、测试验证等多个维度，进行矩阵式设计来实现电池安全防护，主要设计思路是＂变 堵为疏＂，有别于传统＂以堵为主＂的电芯控制技术，将热失控后产生的气火流按照设计通道安全疏导出电池包外。
　　同时通过热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却八大全新设计理念，实现＂控+导=通＂热失控安全矩阵，实现电池安全防护。
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